Flansch, Schraubenvorspannkraft bei steigendem Innendruck

Feb 05, 2013 24 Replies

"Ralf . K u s m i e r z" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@mid.uni-berlin.de...

Hi, das eben muß man erstmal herleiten. Ist in RL meist wenig überraschend falsch.

Der Flansch ist vermutlich etwa von derselben Wandstärke wie das Rohr. Und gleiches Material. Wär sonst kniffelig zu schweißen. Meist ist das kein "starres Material".

Und in der Mitte steht ein "="...

Nee, maßgeblich sind schon diese 1172mm

Dieses Posting habe ich zu früh (oder zu spät abends) abgeschickt. Sorry für die Unvollständigkeit.

X-No-Archive: Yes

begin quoting, Heiner Veelken schrieb:

Du machst gleich zwei gefährliche Fehler:

  1. Unterschätzt Du die Angriffsfläche des Drucks - das ist *nicht* die Nennweite des Behälters, sondern *mindestens* die Öffnung der Flanschdichtung (-> hydrostatisches Paradoxon), also hier "1200".
  2. Das ist aber nicht auf der sicheren Seite. Man kann sich nämlich überlegen, welche Mindest-Flächenpressung auf der Flanschdichtung erforderlich ist: Die muß unter maximaler Druckbeanspruchung sicher größer als der Spitzendruck des Mediums sein, denn sonst klafft die Dichtung mit einer fatalen Folge auf - dann wird nämlich die gesamte Dichtungsfläche mit Druck beaufschlagt, und dann ist nicht einmal "1200" maßgeblich, sondern sogar "1232", und das sind 10,5 % mehr Fläche und damit auch mehr Kraft als "1172".

Auf der sicheren Seite bist Du erst dann, wenn Du bei der Auslegung davon ausgehst, daß die Dichtung aufklafft, und Du dann noch genügend Vorspannung zur Vwerfügung hast, daß die verbleibende Flächenpressung höher als der Mediendruck ist und damit den Spalt wieder verschließt.

Die sichere Rechnung würde also (beispielsweise) so aussehen:

Auslegungsdruck ist 20 bar. Dazu nimmt man einen ingenieurmäßigen Sicherheitszuschlag und kommt damit auf den Berechnungsdruck - nehmen wir als Beispiel 25 bar an. Dieser Druck wirkt wegen des klaffenden Spalts auf die komplette Querschnittsfläche des Außendurchmessers der Dichtung von 1232 mm, also auf 1,192 m^2, was zu einer Zugkraft von

2,98 MN führt. Die Dichtungsfläche beträgt 6,112e-2 m^2. Die minimal erforderliche Flächenpressung muß >2,5 MPa sein - nimm aus Sicherheitsgründen beispielsweise +10 MPa an, das ergibt dann 12,5 MPa. Mit der Dichtungsfläche resultiert eine minimale verbleibende Anpreßkraft von 12,5 MPa * 6,112e-2 m^2 = 764 kN. Zu der ist die Kraft aus dem Druck des Mediums von 2,98 MN zu addieren, woraus sich eine Zugkraft der Schrauben von in der Summe 3,744 MN oder eine erforderliche Vorspannung von 58,5 kN pro Schraube ergibt - mit nur 48 kN ist die Vorspannung im Beispiel also um 18 % zu gering.

Die tatsächliche Auslegung hängt natürlich davon ab, welchen Berechnungsdruck einschließlich der erforderlichen Sicherheitszuschläge man annehmen will. Wäre der Nenndruck beispielsweise 10 bar und die von Dir angegebenen 20 bar beinhalteten bereits 100 % Sicherheitszuschlag, dann sähe es etwas freundlicher aus. Du solltest Dir aber beispielsweise auch überlegen, was passiert, wenn z. B. 20 % der Schrauben wegen Montagefehlern oder Bruchs ausfallen und effektiv nur noch 50 anstatt 64 Schrauben mit der vorgesehenen Vorspannung wirksam werden.

Gruß aus Bremen Ralf

Ich meinte ja, das Posting war etwas vorschnell abgeschickt:-) Wollte eigentlich weiter schreiben und noch mal nach der Zeichnung gucken, als ich dann irgendwie abgeschickt habe. Meiner Ansicht nach hat Du Recht. Mir ist das "hydrostatische" kein "Paradoxon" :-)

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